分析臥式機(jī)組瓦溫過高的原因及處理

文/胡君容，臨湘市龍?jiān)此畮?kù)管理所

1 臥式機(jī)組常見故障形式

在一般小型水電站當(dāng)中，撞擊的容量是2*1000kw，發(fā)電機(jī)出線電壓為6.3kv左右的臥式混流的機(jī)組。電站在運(yùn)行工作階段，進(jìn)行正常的發(fā)電工作，機(jī)組的瓦溫長(zhǎng)時(shí)間都比較高。其中水輪發(fā)電機(jī)的徑向推理軸瓦是采用巴氏合金加工而成，這種材料最高承受的溫度不能超過75℃，通常溫度要控制在55℃最好，如果超出55℃就表示軸瓦的溫度過高，一般系統(tǒng)設(shè)置警報(bào)功能溫度達(dá)到60℃之后就會(huì)開啟，并立即停止機(jī)組的工作。因此這種水電站為了避免出現(xiàn)瓦燒的故障問題，那么就需要將發(fā)電容量適當(dāng)降低，一般是在2000kw的發(fā)電容量，降低到1600kw左右。而且發(fā)電機(jī)常常受季節(jié)變化的影響，即便是在春秋季節(jié)溫度較低的條件下，那么水電站的瓦溫仍舊是普遍在50℃以上，這時(shí)候整個(gè)發(fā)電站的容量約為1800kw。因此只有在動(dòng)機(jī)的環(huán)境溫度低的情況下，則整個(gè)發(fā)電機(jī)的瓦溫才能夠被控制在正常范圍之內(nèi)，進(jìn)而進(jìn)行滿負(fù)荷的發(fā)電工作。因此從小型水電站的機(jī)組瓦溫情況來看，通過一定的例證數(shù)據(jù)，得出只有在瓦溫處于正常范圍之內(nèi)，則整個(gè)發(fā)現(xiàn)機(jī)組才能安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

2 臥式機(jī)組故障產(chǎn)生的原因

2.1 機(jī)房降溫通風(fēng)的基本條件

發(fā)電機(jī)組瓦溫過高形成因素較多，其中機(jī)房降溫通風(fēng)的條件分析，由于水電站在建設(shè)階段的時(shí)間、成本投入等方面綜合考慮。在發(fā)電的機(jī)房建設(shè)一般就比較簡(jiǎn)單，這樣就不能給機(jī)組運(yùn)行提供良好的通風(fēng)基礎(chǔ)。再者機(jī)組運(yùn)行工作本身就會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，再加上機(jī)房的基本溫度條件，那么就會(huì)導(dǎo)致機(jī)房?jī)?nèi)的整體溫度很明顯要高于外界溫度。此時(shí)如果外界溫度也增高的話，那么機(jī)房?jī)?nèi)機(jī)組的溫度就會(huì)超過機(jī)組工作環(huán)境的最高承受力度，進(jìn)而導(dǎo)致瓦溫過高形成不同程度的故障問題。

2.2 氣溫過高問題分析

臥式機(jī)組在工作期間需要將各個(gè)階段的瓦溫值記錄，瓦溫的高低是跟運(yùn)行階段的氣溫之間密切聯(lián)系，在盛夏的兩個(gè)月外界的氣溫一般要高于35℃。那么瓦溫就會(huì)增加3-5℃，這樣就很有可能超過系統(tǒng)警戒的預(yù)設(shè)溫度。另外在深冬季節(jié)最低溫的兩個(gè)月內(nèi)，氣溫是10℃左右，那么瓦溫就是在5℃以下，除此之外的的幾個(gè)月發(fā)電機(jī)組都是能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行的。

2.3 推力瓦設(shè)計(jì)的余量

部分水電站的推力瓦在建設(shè)前期的設(shè)計(jì)階段，企業(yè)單位為了盡可能的降低成本常常會(huì)出現(xiàn)沒有經(jīng)過校驗(yàn)就設(shè)計(jì)pv值了。這種需要用來測(cè)量承載能力的測(cè)量值，那么如果出現(xiàn)小于實(shí)際工作運(yùn)行階段的PV值。那么發(fā)電機(jī)中的推力瓦的所受的力就要大于前期設(shè)計(jì)的要求，從而導(dǎo)致系統(tǒng)摩擦產(chǎn)生的熱量就會(huì)增加。因此推力瓦pv值不能按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有效測(cè)量承載能力，此時(shí)應(yīng)該重視刮瓦以及機(jī)組調(diào)試工作。

2.4 推力軸承冷卻油系統(tǒng)功效

發(fā)現(xiàn)一般字機(jī)組裝機(jī)的容量較小的情況下，那么推力軸承冷卻油系統(tǒng)的效果非常重要。推力軸承的油槽以及水導(dǎo)軸承油槽是連為一體的。機(jī)組在運(yùn)行過程中推力瓦與徑向瓦會(huì)產(chǎn)生一定的熱量。這時(shí)超出油槽中冷卻油的吸收能力的上限，那么油槽中的冷卻油就不能將余下油量進(jìn)行實(shí)際的吸收以及散熱功效。那么機(jī)組推理軸承冷卻的系統(tǒng)的冷卻功效明顯降低，這時(shí)候瓦溫就會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于一種溫度過高的狀態(tài)。

2.5 安裝檢修的基本質(zhì)量控制

2.5.1 軸瓦修刮工藝要求。

軸瓦修刮是瓦溫過高造成操作工藝不當(dāng)情況。臥式機(jī)組導(dǎo)瓦一般都是筒式的。如果在檢修階段的工作人員技術(shù)水平有限，將筒式的瓦研刮成了橢圓形。這樣軸瓦之間的間隙就會(huì)分布不均勻。軸承受力不均勻那么瓦溫就會(huì)過高，那么修刮階段沒能刮出油邊，設(shè)備中的油就不能高效循環(huán)。

2.5.2 機(jī)組機(jī)座與軸線安裝

機(jī)組安裝階段中，機(jī)座的水平調(diào)整工作與同心度的調(diào)整如果比較容易，那么表示生產(chǎn)廠家出廠階段有進(jìn)行整機(jī)裝配工作。若機(jī)組是分體機(jī)座那么調(diào)整工作就會(huì)相對(duì)困難一些。另外機(jī)組軸線的調(diào)整也較為繁雜，需要將設(shè)備各個(gè)部分的配置進(jìn)行熟悉，否則質(zhì)量就不能達(dá)到規(guī)范的要求。

2.5.3 運(yùn)行維護(hù)工作

運(yùn)行維護(hù)階段如果潤(rùn)滑油的質(zhì)量存在問題，那么軸承的油冷圈帶油式徑向軸承，軸與油就會(huì)形成分離，那么這些潤(rùn)滑油就會(huì)帶到軸頸之上，形成一種不停流動(dòng)的油，那么油質(zhì)不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，軸承之間的摩擦力就會(huì)加大，進(jìn)而增加瓦溫。其次就是油冷卻器的檢修工作，如果前后之間的差距過大，那么就不能達(dá)到目標(biāo)的冷卻效果。

3 臥式機(jī)組故障的處理方式

3.1 控制機(jī)房的溫度

機(jī)房溫度過高無非就是通風(fēng)條件，因此機(jī)房通風(fēng)工作需要打開機(jī)組周圍的窗戶。盡可能的降低機(jī)房的內(nèi)部溫度，通過添加制冷設(shè)備或直接用風(fēng)扇對(duì)著機(jī)組的軸承位置，將軸承蓋周圍的空氣流動(dòng)速度加快，進(jìn)而控制運(yùn)行階段機(jī)組的瓦溫。必要時(shí)需要將原有的機(jī)房進(jìn)行改建，但不能全面翻新，使得機(jī)組工作量較大以及建筑材料消耗量高，不能保證改建之后的機(jī)房溫度控制工作到位。

3.2 改進(jìn)發(fā)電機(jī)組的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)

臥式機(jī)組的通風(fēng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)之后，可以降低其在工作運(yùn)行階段所排出的熱量，進(jìn)而對(duì)推力軸承及徑向軸承冷卻油的影響作用降低，達(dá)到較好的散熱效果。但是在進(jìn)行通風(fēng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)階段，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)、方案、工序等各個(gè)方面的要求。因此整個(gè)方案的改動(dòng)涉及到的部位比較多，進(jìn)而形成較高的成本投入，給水電站的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益追求帶來不利的條件。

3.3 重視發(fā)電機(jī)組軸承冷卻油的系統(tǒng)

對(duì)于一些臥軸中的小型水輪的發(fā)電機(jī)組，如果運(yùn)行階段的軸承溫度過高，那么應(yīng)該將軸瓦刮削質(zhì)量與軸承的裝配調(diào)整質(zhì)量進(jìn)行控制。調(diào)整工作調(diào)整需要找專業(yè)工作人員進(jìn)行。機(jī)組軸線的調(diào)整也是如此。調(diào)整階段必須要按照業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，盡可能的避免軸頸與軸瓦之間的摩擦力過大。

3.4 系統(tǒng)運(yùn)行參與介質(zhì)的維護(hù)與管理

潤(rùn)滑油在投入運(yùn)行階段，需要將油質(zhì)檢測(cè)或化驗(yàn)，使用符合規(guī)范的潤(rùn)滑油保證在運(yùn)行階段對(duì)瓦溫起到保障作用；油冷卻器需要重視水電站的運(yùn)行管理工作，通過定期的檢修、過濾、化驗(yàn)，使得其中的潤(rùn)滑油質(zhì)量達(dá)標(biāo)并且穩(wěn)定，冷卻器的前后壓力變化有效的控制，繼而將運(yùn)行階段的瓦溫變化進(jìn)行記錄和分析，使得軸承的冷卻效能充分發(fā)揮。

考慮對(duì)發(fā)電機(jī)組的推理軸承系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦溫的有效控制。相對(duì)來講這種改進(jìn)方案所涉及到的改造工作量、難度等都較小，實(shí)施操作可行性佳。因此在進(jìn)行發(fā)電機(jī)組挖孔控制階段，可以考慮將發(fā)電機(jī)組軸承冷卻油系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。保障臥式發(fā)電機(jī)組的正常、穩(wěn)定工作持續(xù)進(jìn)行。

4 臥式機(jī)組設(shè)備結(jié)構(gòu)分析與改進(jìn)舉措

通過對(duì)個(gè)別中小型輸電站運(yùn)行工作狀態(tài)分析，能夠發(fā)現(xiàn)瓦溫過高的形成原因通常是與其推力軸冷卻油系統(tǒng)的冷卻效果，如果該系統(tǒng)的冷卻效果不足那么瓦溫很容易就會(huì)升高，所以可以通過以下幾個(gè)技術(shù)進(jìn)行改造：

4.1 增加機(jī)組的上油量

推力瓦溫度的高低通常是由冷卻油的系統(tǒng)冷卻效果來決定的。那么徑向軸承端蓋與主軸密封間隙大大小勢(shì)必會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。因此通過對(duì)推力軸承的結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行分析，就能夠發(fā)現(xiàn)推力軸油冷卻系統(tǒng)的油量不夠，則系統(tǒng)的循環(huán)油壓就會(huì)下降，這樣油冷卻系統(tǒng)的基本效能就不能滿足實(shí)際運(yùn)行工作的需求。這對(duì)這些問題的產(chǎn)生則可以采取幾個(gè)方法。

1)將帶油板與外罩之間的間隙進(jìn)行控制，也可以在一定范圍之內(nèi)增加帶油板的數(shù)量。這樣冷卻油的油壓就會(huì)隨著結(jié)構(gòu)改進(jìn)而增加，油在設(shè)備中的循環(huán)速度也會(huì)增強(qiáng)。2)將設(shè)備外罩上的油孔與軸承座上的油孔這兩者間的密封圈進(jìn)行調(diào)整，保證設(shè)備各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的密封程度，進(jìn)而避免后期運(yùn)行工作中油溫升高進(jìn)入油孔之中。

4.2 降低推力軸的發(fā)熱量

如果油量增加，那么瓦溫是能夠有效控制的。但是這并不能將瓦溫過高的根本問題解決。所以還需要將油冷卻系統(tǒng)熱油循環(huán)的油路進(jìn)行改進(jìn)。對(duì)此應(yīng)該將推力軸承摩擦發(fā)熱量W進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

該公式中主要涉及的計(jì)算內(nèi)容以此包括：間隙比沙麥爾德系數(shù)、黏度系數(shù)、圓周的速度、推力軸的直徑、推力軸承的高度。在這個(gè)計(jì)算公式當(dāng)中，推力軸的發(fā)熱量通常是與軸承間隙比之間的關(guān)系較為緊密。因此降低了推力軸的發(fā)熱量，那么發(fā)電機(jī)組的推力軸的間隙，需要根據(jù)根據(jù)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整。這樣就能夠有針對(duì)性的將推力軸的熱量降低，從而降低發(fā)電機(jī)組的瓦溫。

5 其他相關(guān)改進(jìn)條件

5.1 回油道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，如果回油道設(shè)計(jì)不夠合理，那么系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的熱油就不能及時(shí)的回到水冷卻器當(dāng)中。這樣就不能完成給熱油降溫的基本工作。因此需要將回油道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，從而使得熱油的回油速度能夠大于冷油的上油速度，進(jìn)而保證回油道當(dāng)中不存在熱油的長(zhǎng)時(shí)間停留。進(jìn)而將油腔整體的環(huán)境溫度降低。

5.2 控制推力瓦接觸面

從推力軸的材料來看，巴氏合金在高溫的條件之下很容易變型。如果推力軸的變形那么推力瓦的接觸面就會(huì)減少，那么在單位面積內(nèi)的受力相對(duì)來講就會(huì)增加。那么在改進(jìn)額極端，考慮將推力瓦進(jìn)行緊固進(jìn)而減少瓦面之間的接觸點(diǎn)，保證推力軸的構(gòu)成材料不會(huì)在溫度提升條件下產(chǎn)生不同程度的變形。

5.3 推力軸水冷卻系統(tǒng)

推力瓦溫控制，需要將發(fā)電機(jī)組持續(xù)性穩(wěn)定運(yùn)行，其中推力軸冷卻系統(tǒng)的水循環(huán)的速度一般來講是比較慢的，因此在現(xiàn)行條件之下，需要將系統(tǒng)當(dāng)中的冷卻器的進(jìn)水壓力進(jìn)行控制，進(jìn)而提升冷卻系統(tǒng)的水循環(huán)的速度，提高系統(tǒng)的工作能效提升。

將這些其它改進(jìn)條件落實(shí)，再進(jìn)行機(jī)組的運(yùn)行試驗(yàn)，那么在長(zhǎng)期的工作運(yùn)行止嘔，發(fā)電機(jī)組的瓦溫上升的情況明顯改善，在這種條件之下最高瓦溫也會(huì)有所降低。一般情況下運(yùn)行階段的瓦溫上升速度都是在50℃。盡管夏季的溫度較高，但系統(tǒng)在滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)之下，瓦溫也不會(huì)超過55℃。所以采取系統(tǒng)的改進(jìn)方式，就能夠?qū)⑼邷剡^高的問題處理完善。

6 結(jié)束語

水電站的運(yùn)行工作受到來自內(nèi)部和外部的種種條件影響，因此重視臥式機(jī)組的瓦溫控制工作，避免在運(yùn)行階段因?yàn)闇囟冗^高，而導(dǎo)致軸瓦的損壞產(chǎn)生故障。因此相關(guān)工作人員應(yīng)重視對(duì)發(fā)電機(jī)組的檢修與維護(hù)工作，保障系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。